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基于壁面开槽处理的径流涡轮叶片抑振流动控制方法技术

技术编号:35926579 阅读:24 留言:0更新日期:2022-12-10 11:20
一种叶轮机械技术领域的基于壁面开槽处理的径流涡轮叶片抑振流动控制方法。在机匣壁面上加工周向均匀分布的斜槽,通过控制斜槽的尺寸、数量以及斜槽和蜗壳的相对位置,使斜槽与蜗壳产生的气动激振力相互抵消,从而减小叶片振动应力,提高涡轮运行可靠性,同时维持涡轮气动性能基本不变。轮气动性能基本不变。轮气动性能基本不变。

【技术实现步骤摘要】
基于壁面开槽处理的径流涡轮叶片抑振流动控制方法


[0001]本专利技术涉及的是一种叶轮机械
的叶片抑振方法,特别是一种基于壁面开槽处理的径流涡轮叶片抑振流动控制方法。

技术介绍

[0002]径流涡轮在涡轮增压器、微型燃气轮机等领域都有广泛的应用。径流涡轮叶片的可靠性是影响涡轮安全运行的重要因素。由于蜗壳出口的流场周向畸变,叶轮在旋转过程中,叶片表面压力呈周期性波动。当涡轮工作在特定转速时,叶片会发生共振,振动应力急剧增大,叶片可能因高周疲劳而损坏。在径流涡轮叶片抑振方面,目前广泛使用的方法有以下两种:修改蜗壳几何;调整叶片厚度分布。其中,前者通过调节蜗壳截面积在周向的分布或者修改蜗舌几何以抑制蜗壳出口流场周向畸变,后者通过调节叶片厚度的分布以抑制应力集中。然而,以上方法存在周期长、通用性差、影响涡轮性能等缺陷。因此,开发一种周期短、通用性好且不牺牲涡轮性能的抑振流动控制方法很有必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术的不足,提出一种基于壁面开槽处理的径流涡轮叶片抑振流动控制方法,在提高径流涡轮运行可靠性的同时,维持涡轮气动性能基本不变。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现的,通过对径流涡轮机匣壁面进行开槽处理以抑制叶片共振的振动应力。
[0005]进一步地,在本专利技术中,在机匣壁面上所开的槽为斜槽,方向与叶片平行且位于叶片尾缘附近。
[0006]更进一步地,在本专利技术中,斜槽在周向均匀分布。
[0007]更进一步地,在本专利技术中,通过调节斜槽的尺寸参数,使斜槽产生的气动激振力的强度与蜗壳产生的气动激振力的强度大致相当。
[0008]更进一步地,在本专利技术中,通过调节斜槽数量以及斜槽与蜗壳的相对位置,使蜗壳与斜槽产生的气动激振力相位相反、相互抵消,从而减小叶片的振动应力。
[0009]与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:本专利技术设计合理,结构简单,通用性好;本专利技术能显著降低叶片振动应力,且对涡轮气动性能的影响可以忽略。
附图说明
[0010]图1为径流涡轮叶片抑振装置的子午面视图;
[0011]图2为径流涡轮叶片抑振装置在截面A处的轴向视图;
[0012]图3为径流涡轮叶片抑振装置的周向视图;
[0013]图中标号:1、蜗壳,2、叶轮,3、机匣壁面,4、斜槽,5、转轴,6、蜗舌。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明,本实施例以本专利技术技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0015]实施例
[0016]如图1所示,径流涡轮包括蜗壳1和叶轮2,叶轮2绕转轴5旋转。在机匣壁面3上加工斜槽4,且斜槽4位于叶片2尾缘附近,高度为h。以叶片尾缘为分界线,斜槽4位于分界线上游部分的轴向长度为d1,位于分界线下游部分的轴向长度为d2。
[0017]如图2所示,斜槽4在圆周方向均匀分布,其宽度对应的周向角为θ,与蜗舌6之间的周向夹角为α。
[0018]如图3所示,斜槽4方向与叶片平行。
[0019]叶轮2在旋转过程中,由于蜗壳1出口存在流场周向畸变,叶片在扫过蜗舌6时表面压力波动显著。此外,叶片在扫过斜槽4时,叶片表面的压力亦会受到扰动,且旋转一周受到的扰动次数等于斜槽4的数量。通过调节d1、d2、h、θ四个参数可以控制斜槽4产生的气动激励强度,使其与蜗壳1产生的激励强度大致相当。通过调节斜槽4的数量以及周向夹角α,可以使蜗壳1与斜槽4产生的气动激振力相位相反、相互抵消,从而减小叶片受到的气动激振力,降低振动应力。
[0020]以上对本专利技术的具体操作方式进行了描述。需要理解的是,本专利技术并不局限于上述特定操作方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本专利技术的实质内容。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于壁面开槽处理的径流涡轮叶片抑振流动控制方法,其特征在于,对径流涡轮机匣壁面进行开槽处理以抑制叶片共振的振动应力。2.根据权利要求1所述的基于壁面开槽处理的径流涡轮叶片抑振流动控制方法,其特征在于,在机匣上所开的槽为斜槽,方向与叶片平行且位于叶片尾缘附近。3.根据权利要求2所述的基于壁面开槽处理的径流涡轮叶片抑振流动控制方法,其特征在于,斜槽在周向均匀分布。...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨名洋潘镭佐藤涉村江祥太邓康耀
申请(专利权)人:株式会社IHI
类型:发明
国别省市:

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